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Según el informe estadounidense "Hydrocarbon Processing", el hidrocraqueo es el dispositivo de conversión catalítica más importante en una refinería. Tiene tanto la flexibilidad de procesar petróleo crudo como la flexibilidad de distribución del producto. Varias instalaciones han llevado esta flexibilidad a un alto nivel en los últimos años. Algunas refinerías utilizan unidades de hidrocraqueo para procesar aceites de alimentación que son difíciles de procesar, y algunas refinerías cambian los planes de procesamiento de las unidades de hidrocraqueo para buscar oportunidades en los mercados de aceites base lubricantes y materias primas petroquímicas. Estas refinerías han realizado una operación diferenciada de unidades de hidrocraqueo, lo que ha mejorado los beneficios económicos. Las refinerías todavía enfrentan una situación de ganancias precaria y un futuro incierto. Aunque los precios del petróleo son actualmente bajos y las refinerías pueden obtener ganancias razonables, el mercado de productos petrolíferos a granel es muy competitivo. Se espera que la demanda de productos derivados del petróleo tradicionales, como gasolina, combustible para aviones y diésel, siga disminuyendo, y algunos en Asia y Oriente Medio. * * Las refinerías nuevas y eficientes han hecho que el mercado sea más competitivo. Algunas refinerías han optado por mejorar su competitividad. En la actualidad, algunas refinerías han aprovechado la flexibilidad de las unidades de hidrocraqueo para mejorar su competitividad de las siguientes maneras:: 1. Las refinerías que procesan petróleo crudo barato, pesado y de baja calidad y que procesan petróleo crudo con alto contenido de ácido corren el riesgo de sufrir confiabilidad en el funcionamiento de los dispositivos y paradas no planificadas, especialmente las unidades de destilación atmosférica y al vacío. Estos problemas ya han sido resueltos. Para las refinerías que procesan petróleo crudo pesado de calidad inferior, una gran cantidad de hidrocarburos aromáticos ejerce una gran presión sobre la calidad del destilado producido, lo que hace que la producción de aceites base lubricantes de alta calidad sea un gran desafío. La combinación de tecnologías de hidrocraqueo e hidrotratamiento de destilados ha dado lugar a la aparición de procesos avanzados. Se pueden utilizar catalizadores especialmente diseñados para reducir la densidad y el contenido aromático del combustible diesel, cambiar significativamente el punto de ebullición y mejorar las propiedades de flujo en frío. No hay ningún problema en el procesamiento de aceite de materia prima con alto contenido aromático. Para las refinerías que procesan petróleo crudo rico en metales pesados inferiores, grandes cantidades de metales como hierro, níquel, vanadio, magnesio, sodio y calcio pueden causar coque grave y muchos otros problemas, pero recientemente se han logrado avances significativos en la tecnología de desmetalización. Seleccionar el catalizador apropiado y utilizar un catalizador de lecho protector puede garantizar que un catalizador altamente activo funcione correctamente. Para las refinerías que procesan petróleo crudo pesado, de baja calidad y con alto contenido de nitrógeno, el alto contenido de nitrógeno ejerce mucha presión sobre el catalizador de pretratamiento de la unidad de hidrocraqueo y afecta la capacidad de procesamiento de la unidad de hidrocraqueo. Sin embargo, se han desarrollado con éxito catalizadores de hidrotratamiento más activos y catalizadores de hidrocraqueo más activos y selectivos. Estos dos tipos de catalizadores se combinan y el catalizador de pretratamiento se utiliza para tratar petróleo crudo difícil de procesar, lo que puede garantizar que no habrá grandes pérdidas en el rendimiento del producto ni en el ciclo de operación de la unidad. 2. Procesamiento en unidad de hidrocraqueo de aceite de alimentación no estándar El procesamiento de aceite de alimentación no estándar consiste en mezclar algunos componentes de craqueo con la materia prima tradicional de hidrocraqueo, gasóleo al vacío, como el gasóleo producido mediante coquización retardada, desasfaltado con solventes, hidrocraqueo en lecho ebullente y (en un futuro próximo) hidrocraqueo en lecho suspendido. Estas materias primas (incluido el gasóleo pesado coquizado y el petróleo desasfaltado) son difíciles de procesar debido a su alto contenido de nitrógeno, residuos de carbono y metales. Algunos aceites crudos tienen un efecto "inhibidor" porque se han agrietado, lo que los hace más difíciles de procesar. La disponibilidad y el rendimiento de los catalizadores de nueva generación son clave para procesar de forma rentable estas materias primas, ya sea en nuevas unidades de hidrocraqueo o en la modernización de las existentes. 3. Hidrocraqueo para producir aceite base lubricante o materia prima de craqueo (para la producción de etileno). Aunque los destilados medios suelen ser productos de mayor valor, en algunas áreas los productos más beneficiosos económicamente son el aceite base lubricante o la materia prima de craqueo, por lo que algunas refinerías han aprovechado estas oportunidades de mercado. En el mercado de aceites base lubricantes, parte de la razón es el cambio de productos de aceites base del Grupo I producidos usando tecnología de refinación por solventes a productos de aceites base del Grupo II/III producidos usando tecnología de refinación de desparafinado/hidrogenación isomerizada. Se espera que la demanda de aceites básicos del Grupo I caiga significativamente, especialmente en Europa y América del Norte. Algunas unidades de producción de aceite base del Grupo I han sido cerradas y todas las nuevas son unidades de aceite base del Grupo II/III. Es importante destacar que los aceites base del Grupo II/III generalmente se producen a partir del aceite de cola de las unidades de hidrocraqueo. Por supuesto, el aceite base del Grupo III debe producirse con aceite de cola de hidrocraqueo con una tasa de conversión más alta, porque solo usando aceite de cola de hidrocraqueo con una tasa de conversión más alta se puede obtener un aceite base con un alto índice de viscosidad de 120 a 130. Se espera que en el futuro todos los aceites base lubricantes sean alimentados por unidades de hidrocraqueo. La producción de materias primas para aceites base lubricantes requiere un conocimiento profundo de las propiedades del aceite no convertido en el fondo de la columna de destilación en la unidad de hidrocraqueo, particularmente el índice de viscosidad y el contenido de aromáticos, azufre y nitrógeno. El flujo del proceso de la unidad de hidrocraqueo y la correcta selección del sistema catalizador son las claves para obtener productos de aceite base de mayor rendimiento y calidad. En términos de producción de materias primas de craqueo, la mejor materia prima para producir etileno ha sido durante mucho tiempo el etano. Aunque sigue siendo la mejor materia prima para producir etileno, debido a restricciones de fuente, tiene que ampliar la fuente de materias primas, utilizando gas licuado, nafta, gasóleo de vacío hidrotratado y, recientemente, aceite de cola no convertido de hidrocraqueo. Si la materia prima es más pesada, el rendimiento de etileno disminuirá y aumentarán otros productos indeseables. Sin embargo, los precios de las materias primas han bajado. Al igual que la industria refinadora, la industria petroquímica también tiene su propio ciclo de auge económico. En las empresas integradas de refinación y petroquímica, la clave del éxito a largo plazo es la flexibilidad del petróleo crudo. El hidrocraqueo tiene aquí importantes ventajas. Debido a que el hidrógeno se añade selectivamente al producto no convertido, también puede ocurrir cierta pérdida de rendimiento. Sin embargo, cuanto mayor sea el contenido de hidrógeno, mayor será el rendimiento de etileno craqueado, que es donde reside el valor de esta materia prima. Muchos crackers modernos están diseñados para procesar una variedad de materias primas, desde etano hasta nafta y aceite de cola de hidrocraqueo. La integración entre el hidrocraqueador de la refinería Pernis de Shell y el craqueador de la cercana planta petroquímica de Moerdijk ilustra esto. Cuando el ciclo de operación de la unidad de hidrocraqueo llegó a su fin en 2013, los expertos técnicos de la unidad evaluaron que reemplazar la unidad de hidrocraqueo con un nuevo catalizador ayudaría a aumentar el rendimiento de los destilados medios de alto valor. Sin embargo, cualquier cambio de este tipo tendría una desventaja para la cercana planta petroquímica de Shell en Moerdijk, que también utiliza aceite de cola de hidrocraqueo como materia prima para sus craqueadores. Si el nuevo catalizador hace que disminuya el contenido de hidrógeno del aceite de cola de hidrocraqueo, el rendimiento de etileno de la unidad de craqueo o el ciclo operativo del horno de craqueo se verán seriamente afectados. Los expertos técnicos esperan que el nuevo catalizador pueda mantener la calidad del aceite de cola del hidrocraqueo y aumentar el rendimiento del aceite destilado medio. Este tipo de empresa integrada * * Sumándose a la complejidad de cambiar a catalizadores, el plan final aprobado es aumentar el valor de la integración corporativa y aumentar las ganancias tanto para las refinerías como para las plantas petroquímicas. El resultado de la evaluación del equipo del proyecto después de implementar el reemplazo del catalizador fue que las ganancias totales de la empresa aumentaron en 5 millones de dólares al año. 4. Plan combinado de hidrocraqueo para producir materias primas craqueadas o aceites base lubricantes. Actualmente, la flexibilidad de la unidad de hidrocraqueo se utiliza para producir materias primas craqueadas o aceites base lubricantes. Existen las siguientes cuatro tecnologías para aumentar las ganancias de toda la planta.: Una es la combinación de destilación-hidrocraqueo a alto vacío y presión reducida. Maximizar el rendimiento de gasóleo al vacío mediante la destilación al vacío no solo puede proporcionar más aceite de alimentación de hidrocraqueo, sino también reducir la escala del dispositivo de procesamiento de petróleo residual y reducir la inversión. La práctica ha demostrado que la última generación de tecnología de destilación al vacío, la destilación al vacío a alto vacío, no sólo puede producir más gasóleo al vacío, sino también mantener el contenido de metales pesados (níquel y vanadio), residuos de carbono y asfalteno C7 (el más importante) dentro del rango aceptable de la unidad de hidrocraqueo. Los datos muestran que el rendimiento de gasóleo al vacío de la unidad de destilación al vacío de alto vacío modificada aumentó aproximadamente un 2% en peso y ayudó a extender el ciclo operativo de la unidad de 3 a 4 años. La inversión en renovación no es alta y el período de recuperación de la inversión es inferior a un año. Además, no hay mucho contenido en la transformación, principalmente la instalación de un nuevo distribuidor de pulverización, un nuevo embalaje regular de la capa de lavado de aceite y una nueva bandeja de extracción. La transformación no lleva mucho tiempo y puede completarse durante la revisión periódica de la refinería. La segunda es la combinación de coquización retardada-hidrocraqueo. La coquización retardada generalmente se considera la tecnología de procesamiento de petróleo residual más efectiva, pero la coquización del gasóleo pesado afectará el procesamiento en las unidades posteriores. Algunas personas creen que la coquización del gasóleo pesado en una unidad de hidrocraqueo y el procesamiento conjunto del gasóleo al vacío afectarán las materias primas para producir aceite base lubricante. De hecho, la última tecnología de hidrocraqueo puede procesar gasóleo pesado coquizado con gasóleo al vacío para producir combustible limpio de alta calidad o materia prima de aceite base lubricante. La combinación de coquización retardada-hidrocraqueo es una combinación muy eficiente que elimina la producción de fueloil y proporciona a las refinerías la flexibilidad para procesar petróleo crudo. Debido a que los hidrocraqueadores pueden procesar materias primas con alto contenido de nitrógeno y aromáticos obtenidas de refinerías que cambian de petróleo crudo, los coquizadores retardados pueden procesar petróleos residuales que son muy difíciles de procesar. La tercera es la combinación de desasfaltado-hidrocraqueo con disolventes. La combinación de desasfaltado con solventes e hidrocraqueo de aceite desasfaltado es la opción de menor inversión para la conversión de residuos, especialmente en comparación con el hidrocraqueo de residuos directo. Debido al alto contenido de residuos de metal y carbono, el enfoque tradicional es craquear catalíticamente el petróleo desasfaltado. El gasóleo de vacío contiene aproximadamente de 1 a 2 ppm de metal y aproximadamente de 0,5 a 1,0 % en peso de residuo de carbono, mientras que el aceite desasfaltado normalmente contiene de 15 a 30 ppm de metal y aproximadamente de 6 a 10 % en peso de residuo de carbono. Con un sistema catalizador bien diseñado, junto con catalizadores de pretratamiento y craqueo, es más fácil tratar estas impurezas. El petróleo desasfaltado es una materia prima de hidrocraqueo relativamente "limpia" con un contenido de asfaltenos C7 extremadamente bajo en comparación con el gasóleo al vacío. Los datos industriales muestran que el contenido de asfaltenos C7 del petróleo desasfaltado es de sólo 10 ppm, mientras que el contenido de asfaltenos C7 del gasóleo al vacío llega a 700 ppm. La clave es tener un buen conocimiento de los catalizadores utilizados para desasfaltar el petróleo. En comparación con la desmetalización del petróleo residual atmosférico, la desmetalización del petróleo desasfaltado es rápida y sencilla. Las condiciones de reacción deben diseñarse para desmetalar lentamente y maximizar el metal depositado en el catalizador. La selección del catalizador también es importante, tanto para los catalizadores de pretratamiento como para los catalizadores de craqueo, porque se debe lograr un equilibrio entre selectividad y actividad que sea compatible con las propiedades del petróleo desasfaltado, incluidas las grandes moléculas de hidrocarburos en el petróleo desasfaltado. Se pueden utilizar equipos avanzados de desasfaltado con solventes para obtener aceite desasfaltado con alto rendimiento y pocas impurezas enviadas al procesamiento posterior. El impacto de las impurezas en el funcionamiento de la unidad de hidrocraqueo es obviamente diferente. El mayor impacto son los asfaltenos C7, seguidos de los metales, los residuos de carbono, el nitrógeno y el menor impacto es el azufre. El cuarto es la combinación de desparafinado hidrocraqueo-isomerización. El proceso de producción de aceite base lubricante está cambiando rápidamente del refinado con disolventes al desparafinado por isomerización. La mejora de la calidad del aceite base no depende del uso de petróleo crudo específico. El aumento en el rendimiento del aceite base también facilita la producción del aceite base del Grupo III de alta calidad que requiere el mercado. La combinación de hidrocraqueo y desparafinado isomerizado es consistente con las estrategias de refinería para procesar petróleos crudos difíciles de procesar, siendo el hidrocraqueo la unidad viable clave. Se utiliza una combinación típica de aceite residual a presión atmosférica y un dispositivo de destilación al vacío de alto vacío para obtener la cantidad máxima de gasóleo al vacío como materia prima de hidrocraqueo mediante una evaporación instantánea profunda. La tasa de conversión de hidrocraqueo se puede ajustar cuidadosamente para equilibrar la calidad y el rendimiento del producto, y la unidad de desparafinado/hidropostratamiento isomerizado puede producir el producto de aceite base deseado del Grupo II o del Grupo III. Si hay suficiente demanda del aceite base 500N, más pesado, se puede añadir aceite desasfaltado (este es el plan de producción de la Hyundai Oil Company de Corea del Sur). La ruta de procesamiento del petróleo desasfaltado también puede producir material brillante Clase II. Este producto no está actualmente en el mercado, pero habrá demanda a medida que se cierren más unidades de producción de aceite base Clase I y el suministro de stock brillante tradicional no esté disponible.